离心机的使用在泥浆工程中起到重要作用

重钻井液由于引起环空速度和孔底压力增加而造成钻孔失稳,这常常减小钻进速度及钻井液携带能力,增加离心机,将用于控制泥浆密度,提高机械钻速,并减少井下压力和防止压裂地层的风险。Parker Lane钻了长度超过1500K、直径为24英寸的钻孔,从钻孔到回拖管线仅仅短短的七天,离心机的使用在施工中起到重要作用。     

关于测量大口径HDD环空泥浆固结特性新方法的研究

水平定向钻进（HofizontNDirecfionl Drilling,简称HDD）是采用安装于地表的钻孔设备。对于大直径管道来说,工程竣工后在钻孔和管道之间要留下300mm-400mm的环状间隙。要对泥浆固结后进行应力应变的分析,前提是要知道环空泥浆的固结时间。而传统测量环空泥浆的固结时间的方法存在着很多问题与缺陷,这也导致了时间检测上面误差较大,从而耽误了研究泥浆固结后受力分析的最佳时间。因此,弄清泥浆固结时间的变化规律非常必要,而目前国内在判定泥浆固结时间的方法上仍处于空白阶段。针对这一状况．本人设计采用两种方法进行固结时间的判定,通过湿度传感器测量环空泥浆间隙的水蒸气含量进行泥浆固结时间的判定。     

水平孔携岩能力影响因素数值模拟研究

梳状孔是目前煤层气开采的主要技术手段之一,水平孔作为梳状孔的主孔,研究其在不同条件下岩屑的分布情况,可作为钻进参数选择的重要依据。本文基于FLUENT流体力学模拟软件,分析了钻杆转速、钻井液粘度、环空返速、岩屑浓度、岩屑颗粒直径、钻孔偏心等因素对水平孔中携岩能力的影响。结果表明：随钻杆转速、环空返速、钻井液粘度递增,环空岩屑浓度峰值降低,对岩屑运移有利;而岩屑浓度、岩屑直径的增大导致岩屑浓度峰值增大,加大了携岩压力,这2个参变量的增大对运移岩屑是不利的。钻井液粘度、钻杆转速对岩屑的运移和分布起重要的决定作用,环空返速、岩屑浓度、岩屑直径作用次之。     

小井眼钻具升降产生的孔内波动压力

钻具在充满钻井液的钻孔内运动时所产生的波动压力是影响钻孔稳定的主要因素。为了研究影响孔底波动压力的因素,对俄罗斯学者的试验数据进行回归分析,得出波动压力与起下钻速度、钻孔深度成正比关系,并受钻井液性能、钻孔结构等参数影响,得出波动压力计算公式。经过工程实例验证,该公式计算结果准确可靠,能满足工程实际需要。      

防冒浆泥浆优化设计软件的开发与应用

冒浆问题不仅给工程带来影响和经济损失,同时还对当地的环境保护造成一定程度的影响,严重时还会危及地表建筑物的安全,本文介绍了针对冒浆问题自主研发的防冒浆泥浆优化设计软件。     

水平定向钻进地层冒浆计算模型

地层极限压力和地层流体渗流模型并不是土层的某种压力特性,而是针对冒浆问题提出的一个概念,本文通过运用土力学,岩石力学,弹塑性学,流体力学的的原理分析计算,结合摩尔库仑破坏准则进行压裂冒浆计算模型的建立,分别考虑了地层破坏极限压力和泥浆在地层中的渗流规律并建立了相应的计算模型。     

岩溶漏失层气助正循环水井钻探新技术的研究

气助正循环水井钻探新技术主要适用于以岩溶地层为特征的严重漏失地层。该技术通过在双壁钻具的内外管之间泵入压缩空气,举升在钻具与孔壁之间的“环空”形成的空气泥浆。“环空”的气举加速作用阻碍了钻井循环液在地层方向的漏失,并且加速了钻屑的上返速度。该技术的优点在北京房山区岩溶漏失地层的600m水井钻探生产试验中得到了证实。试验结果表明,利用该技术可使泥浆正循环中因严重漏失造成的循环液中断得以恢复,“环空气举作用”大幅度提高了上返的泥浆流量。经对比试验证明,气助正循环工艺在岩溶漏失层的钻进速度高于气举反循环和泥浆正循环,是解决岩溶漏失层钻井液循环中断、钻头烧钻、埋钻等钻探事故的有效方法。      

修正Hoek-Brown强度准则在钻孔稳定性分析中的应用

钻孔稳定性分析是深部钻探工程的重要科学问题之一,选择合理的强度准则有助于提高钻孔稳定性预测的准确性,可有效地减少钻孔崩落事件的发生。由于广泛使用的Hoek-Brown准则忽略了中间主应力的影响,应用时无法充分发挥岩石强度潜能。引入一种有效克服诸多经典强度准则的奇异性与非外凸性缺陷的修正Hoek-Brown强度准则,将其应用于水平、垂直和倾斜钻孔稳定性分析中的最小泥浆压力计算,同时与Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、Hoek-Brown、3D Hoek-Brown、Mogi-Coulomb和修正Lade准则等经典强度准则预测值进行对比。研究结果表明,修正Hoek-Brown准则与修正Lade、Mogi-Coulomb和3DHoek-Brown准则的预测结果相近,且修正Hoek-Brown预测值与实际工程所用泥浆的相对误差分别为2.1%和0.76%,证明修正Hoek-Brown准则应用于钻孔稳定性分析的适用性与准确性;最小泥浆压力随钻孔深度增加呈线性递增,且受钻孔方位角和倾斜角的影响;Mohr-Coulomb与Hoek-Brown准则所预测的最小泥浆压力值最大,增加了实际工程泥浆的用量,Drucker-Prager准则所预测的最小泥浆压力最小,但给出的预测结果偏于危险,易发生钻孔失稳;基于修正Hoek-Brown准则可得到理论上最佳的钻孔位置(即所需最小泥浆压力值达到最小),为钻井工程师进行钻孔位置优化提供有益参考。     

水平定向钻施工中地表隆起和劈裂冒浆计算分析及对策

地表隆起和劈裂冒浆是关系到水平定向钻施工环境安全的一种典型问题,控制不当往往引发上覆土层及地面变形破坏、污染环境等施工事故。通过钻井液压力作用条件下的上覆土层受力状态分析,对地表隆起和劈裂现象的形成机理进行剖析,找到这种现象产生的根本原因和主要影响因素,为水平定向钻工艺设计和施工环节防止发生地表隆起和劈裂破坏提供思路和依据,从而有效降低此类事故的发生几率和损失。     

GYx地热井钻井液技术

高阳地热田GYx地热井,钻遇新近系及古近系地层较齐全,完钻井深3920 m,是一口三开井,目的层为蓟县系雾迷山组,施工中存在卡钻、漏失、掉块、坍塌及油气的风险。二开施工是钻井液的重点和难点,钻井液采用以大分子包被剂为主的聚合物泥浆及抗高温硅基防塌泥浆,使用耐高温的钻井液材料,按照地层压力控制钻井液密度,使用页岩抑制剂抑制页岩的水化膨胀,严格控制钻井液的失水量,使用润滑剂提高泥浆润滑性;采用四级钻井液固控设备并合理使用;所用钻井液性能良好,解决了施工中存在的风险问题,同时取得了较高的机械钻速。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

浅层气区地质岩心钻探技术综合研究与应用

核电发展需要稳定的铀资源供应,在我国北方油气盆地开展砂岩型铀矿战略选区和调查评价,需要对主要异常和重点地区进行取心钻探工程验证。但钻进地层极松散破碎,取心率低;浅层气发育,井控要求高;大直径扩孔,井斜和携岩困难;极寒冬季施工及环保要求高。通过研究和探索,形成了一套浅层气区极松散破碎地层的绿色综合钻探技术体系及工艺方法,包括单管锥阀取心、环保高粘低失水泥浆、远程井控、钻铤及导向钻具分级扩孔等,为北方砂岩型铀矿找矿突破和资源能源安全保障提供技术支撑,具有示范与推广作用。     

广西栗木锡矿区深孔钻进工艺研究

通过对栗木锡矿复杂地层的分析,采用绳索取芯技术,多级套管根管技术,优质泥浆护壁堵漏等钻进工艺,并对孔内事故的预防与处理提出了一系列措施,成功解决了该区深孔钻进的难题,取得了很好效果。     

多年冻结岩石钻进工艺研究

钻孔温度特性是影响多年冻结岩石钻进工艺的主要因素之一。描述了不同温度下,多年冻结区钻孔周围融化带发展的规律和特点。从钻井液成分、温度、流态、钻进时间、钻速等方面分析了开孔工艺特点。依据不同冲洗液温度时融化区直径与钻头直径比和冲洗液用量的关系,讨论了冲洗液用量的优化。提出据套管直径、钻头直径、冲洗液温度确定套管许用温度,提高冻结岩石中固孔质量的建议。      

借助于钻探现场数据库进行最优化钻进

本文提出了利用钻探现场数据库实现优化钻进的方法。该数据库通过钻进监测系统实时采集钻进参数,手工输入地层情况、钻进成本等在钻探过程中发生的其它数据,使钻进参数与地层情况及钻进成本联系起来,从而较容易地实现最优化钻进,特别是最小成本钻进。      

松科1井（主井）取心钻进钻井液技术

松科1井是全球第1口陆相白垩纪科学探井,由主井(又称北井)和南井组成,主井164.77~1 792 m井段连续取心。分析了主井取心钻进存在的钻井液技术难点;经过室内钻井液体系优选,根据不同地层分别采用了PAM钻井液体系、DFD-LG-CMC钻井液体系和DFD-NH₄HPAN-SAKH钻井液体系;同时结合钻井液粘度的合理控制技术、降低循环压降的钻井液技术等,先后解决了松散砂层、水敏性泥岩和硬脆性泥岩中的取心钻进技术难题,探索出了一条用低成本钻井液进行类似科学钻探工程的成功之路。      

钻屑量采样技术分析及改进

用钻屑量指标预测煤与瓦斯突出时,由于采样装置落后和操作不规范等原因,导致预测结果可靠性降低。从现场实际操作方面分析了造成误差的主要原因,提出采用抽吸方法收集钻屑。在现有的采样设备基础上进行了技术改进和实验验证。结果表明,改进后的防突采样钻机在采样准确性、效率等方面都有显著提高。      

旋挖钻机在深厚卵砾石层超深大直径桩的应用

在桥梁超深大直径钻孔灌注桩施工中,国内通常采用大扭矩全液压回转钻机配备滚刀钻头钻进成孔,气举反循环排渣清孔。但对于深厚卵石地层,回转钻机钻进时需要破碎卵石,存在着钻进效率低、施工成本高、钻杆易堵塞、卵石层漏浆易坍塌等不足。本文针对深厚卵石层回转钻机施工中存在的不足,选用旋挖钻机钻孔,利用膨润土泥浆护壁,针对卵石层漏浆采取了可靠堵漏措施,通过气举反循环两次清孔,确保了孔底沉渣厚度,施工效率大幅提高,施工工期大为缩短,节约了施工成本,确保了桩基质量。     

植物胶类冲洗液在地质灾害防治勘察工程中的应用

长期研究和生产实践表明，在地质灾害勘察工程的复杂地层进行钻探取心，特别是深厚砂卵石覆盖层取心，采用植物胶类无固相冲洗液往往会收到很好的效果。文章简要地论述了植物胶冲洗液在地质灾害防治勘察工程中具有的特殊功效。在实践及应用的基础上提出了提高取心率应控制的主要性能。即亲水性与可溶性、粘结性、降失水性、流变性及润滑性等。特别强调浆液粘弹性及表面张力的控制是提高松散破碎地层取心的重要因素。现场应用表明，KL植物胶冲洗液，护壁效果好，取芯质量好。无毒无污染，是一种能适应松散破碎地层钻进，提高取芯质量的新型钻进冲洗液体系。完全可以在地质灾害勘察工程中推广应用。